Мішньова Юлія Євгенівна. Пресовані термостійкі та вібролиті хромоксидні вогнетриви з тонкодисперсних мас для печей виробництва скловолокна

brief description

Мішньова Юлія Євгенівна. Пресовані термостійкі та вібролиті хромоксидні вогнетриви з тонкодисперсних мас для печей виробництва скловолокна : Дис... канд. наук: 05.17.11 2007

Мішньова Ю.Є. Пресовані термостійкі та вібролиті хромоксидні вогнетриви з тонкодисперсних мас для печей виробництва скловолокна. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний технічний університет Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2006.
Дисертацію присвячено розробці пресованих термостійких та вібролитих хромоксидних вогнетривів з тонкодисперсних мас при безвідходності виробництва, призначених для печей вироблення скловолокна. Визначено коефіцієнти рівняння кінетики помелу технологічної обрізі та бою хромоксидних виробів у
шаровому млині і виявлено їх взаємозв'язок. Встановлено, що при спільному використанні в шихтах 50 % товарного металургійного оксиду хрому із спікаючою добавкою TiO2, 25 % шламу, що утворюється при механічній обробці хромоксидних виробів, 25 % тонкоподрібнених технологічної обрізі та бою виробів, отримання ущільнених хромоксидних вогнетривів забезпечується за рахунок найбільш щільної упаковки часток в шихті, що утворюється при введенні до неї обрізі та бою хромоксидних виробів, подрібнених до вмісту фракції < 10 мкм не менше 80 % та вмісті в шихті зерен розміром < 10 мкм не менше 85 %. Доведено, що введення моноклінного діоксиду цирконію або цирконового концентрату в шихту розробленого складу, приводить до підвищення термостійкості пресованих хромоксидних вогнетривів внаслідок утворення в них мікротріщинуватої або багатофазної структури. Досліджено вплив технологічних параметрів на властивості вібролитих хромоксидних мас і вогнетривів та визначено їх оптимальні значення для отримання хромоксидних виробів методом вібролиття. Встановлено необхідність вакуумування маси та застосування привантаження в процесі вібролиття для формування рівнощільної бездефектної структури вогнетривів, доведено доцільність інтенсифікації процесу сушіння сирцю великогабаритних вібролитих хромоксидних виробів шляхом одночасного вакуумування та нагрівання.

На підставі результатів проведених досліджень вирішено науково-практичне завдання отримання з тонкодисперсних мас ущільнених пресованих великогабаритних хромоксидних вогнетривів з підвищеною термостійкістю та вібролитих великогабаритних хромоксидних виробів товщиною більше 75 мм для печей вироблення скловолокна при безвідходності виробництва.
1. В результаті проведених досліджень визначено коефіцієнти рівняння кінетики помелу технологічної обрізі та бою хромоксидних виробів у шаровому млині і виявлено їх взаємозв'язок. Встановлено, що при спільному використанні в шихтах 50 % товарного металургійного оксиду хрому із спікаючою добавкою TiO2, 25 % шламу, що утворюється при механічній обробці хромоксидних виробів, 25 % тонкоподрібнених обрізі та бою виробів, отримання ущільнених хромоксидних вогнетривів забезпечується за рахунок найбільш щільної упаковки часток в шихті, що утворюється при введенні до неї обрізі та бою хромоксидних виробів, подрібнених до вмісту фракції < 10 мкм не менше 80 % та вмісті в шихті зерен розміром < 10 мкм не менше 85 %.
2. Встановлено, що введення моноклінного діоксиду цирконію або цирконового концентрату до складу розробленої шихти сприяє формуванню під час випалу мікротріщинуватої або багатофазної структур, що дозволяє підвищити термостійкість хромоксидних вогнетривів. Оптимальними є добавка 3 % ZrO2або добавка 3 % цирконового концентрату, які при зберіганні високого рівня уявної щільності та межі міцності при стисненні вогнетривів забезпечують підвищення їх термостійкості у режимі 950 С - вода відповідно до 13 та 14 теплозмін, у порівнянні з вогнетривами без добавки, що руйнуються на першій теплозміні.
3. В результаті досліджень текучості хромоксидних суспензій на основі розробленої шихти встановлено, що ефективною розріджуючою добавкою є поверхнево-активна рідина ГКР-11 Н в кількості 0,05 %.
4. Встановлено, що введення 4 % полівінілгліцеринової зв’язки до складу вібролитих тонкодисперсних хромоксидних мас сприяє підвищенню межі міцності при стисненні висушеного сирцю з 0,2-0,3 МПа до 2,7-3,2 МПа. Визначено раціональний склад маси із загальним вмістом зв’язуючого 8,2 %, що включає полівініл-гліцеринову зв’язку, кремнійорганічну рідину ГКР-11 Н та воду, який забезпечує отримання вогнетривів з уявною щільністю 4,374,39 г/см3, відкритою пористістю 13,413,7 %, межею міцності при стисненні 260 МПа, що вище аналогічних показників властивостей вогнетривів, виготовлених методом напівсухого пресування.
5. Дослідженнями процесів утворення, руйнування та відновлення коагуляційних структур у вібролитих хромоксидних масах встановлено, що максимум пластичної міцності коагуляційної структури спостерігається в тонкодисперсних масах вологістю 8,0 %, що містять 0,05 % ГКР-11 Н, збільшення кількості полівінілгліцеринової зв’язки в масах приводить до підвищення пластичної міцності структури. Показано, що вібролиті тонкодисперсні хромоксидні маси є дилатантними системами, під дією вібрації в них одночасно протікають процеси руйнування та утворення коагуляційних структур. При вібруванні дилатансія мас стає менш явною. В діапазоні напруг зсуву від 0,011 до 0,27 Н/мм2без дії вібрації та при вібруванні встановлено залежності в’язкості мас від їх вологості, кількості добавки ГКР-11 Н та полівінілгліцеринової зв’язки, які відповідають залежностям пластичної міцності коагуляційних структур при їх утворенні та відновленні від цих же чинників. Встановлено, що у вібролитих тонкодисперсних хромоксидних масах не відбувається повне відновлення зруйнованої під дією вібрації коагуляційної структури, тому використання мас, в яких процес структуроутворення був завершений, для виготовлення вогнетривів методом вібролиття є недоцільним.
6. Визначено параметри вібрування (амплітуда 0,5-0,7 мм, частота 50-70 Гц), при яких вібролиті тонкодисперсні хромоксидні маси мають максимальну текучість. Встановлено позитивний вплив вакуумування протертої крізь сито хромоксидної маси, а також застосування привантаження, що створює тиск 0,005 МПа, на процес ущільнення при вібролитті та попередження утворення дефектів в структурі сирцю.
7. Показано, що вакуумне сушіння з одночасним нагріванням дозволяє висушувати сирець вібролитих виробів у 10 разів швидше та до меншої вологості, ніж при атмосферному тиску. Виявлена необхідність перерв в нагріванні та вакуумуванні, які сприяють підвищенню швидкості сушіння. Встановлено, що в процесі сушіння спочатку відбувається інтенсивне випаровування води, а потім більш повільно випаровується гліцерин.
8. У ВАТ УкрНДІВ імені А.С. Бережного” освоєно виробництво ущільнених хромоксидних вогнетривів, які виготовляються методами напівсухого пресування та вібролиття з розробленої шихти, що містить металургійний оксид хрому, діоксид титану, шлам та тонкоподрібнені обрізь і бій виробів, яка забезпечує безвідходність технології та одночасно високі показники щільності та міцності виробів. Також освоєно виробництво пресованих ущільнених хромоксидних виробів з підвищеною термостійкістю. Вироби встановлено для служби у футерівку скловарних печей промислових одно стадійних установок виробництва скловолокна ВАТ Полоцьк-Скловолокно”, м. Полоцьк, Республіка Білорусь.
Підсумковий економічний ефект за 20022005 рр. від виробництва 24,12 т хромоксидних виробів за удосконаленою технологією, отриманий за рахунок зниження витрат на сировинні матеріали для виробництва хромоксидних вогнетривів за даними ВАТ УкрНДІВ імені А.С. Бережного” складає 222,102 тис. грн.